应用M asterCAM的凸轮参数化设计与仿真
凸轮机构兼有传动、导向及控制机构等多种功能，可广泛用于各种机械，特别是自动机械、自动控制装置和生产线中凸轮机构结构简单、紧凑，工 作可靠，只要凸轮轮廓线设计合理，便可使从动件按任意给定规律运动，但凸轮轮廓复杂，计算工 作量大，传统的设计和加工 方法，通常采用手工 描点、拟合轮廓、铣床粗铣及手工 精锉等方法，因此制造周期长、劳动强度大、零件精度低，已经不能满足现代工 业发展的要求随着计算机软件在机械行业的应用，CAD软件的日益成熟，为凸轮机构进行参数化设计和精工加工_提供了有利的条件而参数化的基本原理即通过组参数建立有关曲线之间的对应关系，根据不同的参数，从而得到不同曲线，参数化设计就是根据这种原理，建立组参数与组图形基本元素或多组图形之间的对应关系，给出不同的设计参数，即可得到不同的机械零部件ICI此，对凸轮进行参数化设计与实体建模的研究，有助于提高凸轮的制造品质，降低制造成本和缩短产品开发周期，为其加卡制造形成产业化规模做好准各有着重要的意义 1.系统所能实现的功能 本系统的开发采用VB6.0平台环境和Win?dows2000以上操作系统，基于凸轮轮廓的解析法设计原理，主要实现如下功能;(1)采用大机交互界而，用户可以快捷地选定凸轮类型，设置凸轮基本参数;(2)根据不同的从动件运动规律，自动调用相应的r程序，绘制出从动件的速度、加速度及位移曲线，为后续的运动分析提供有效的数据;(3)能够精确地绘制出凸轮轮廓曲线，并获得不同转角位置的轮廓直角坐标值;(4)导出已生成的坐标值，自动保存在EXCEL农格;(5)利用MastcrCAM软件的特有功能，生成凸轮轮廓曲线，再设置不同的加工 方法，实现凸轮轮廓的自动编程 2.凸轮轮廓曲线的绘制和坐标值的生成 2.1凸轮轮廓曲线的解析法分析所示为偏置直动滚r从动件盘形凸轮机构 偏距‘，基圆半径:0、滚r半径::和从动件运动规律S=5 工1工均已给定开始时，推杆滚r中心位于凸轮理论廓线的起始点BO处 2.2窗体的设计 由上述内容可知，绘制凸轮轮廓曲线的关键是凸轮基本参数和从动件的运动规律，因此，窗体的设计内容主要包括从动件类型的选择、凸轮参数的输入、从动件运动规律的选择、运动规律曲线的绘制和凸轮轮廓曲线生成等六部分 本文以盘形凸轮为例，凸轮基圆半径为100mm ,偏距为0，行程为40mm ,转向为顺时针推程运动角为900，远体i1角为900，回程运动角为900，近体i1角为900的从动件为尖底的凸轮机构，推程和回程均以等速运动 2.3坐标点的生成 当所编写的VB程序绘制出凸轮轮廓曲线后，需要收集各不线段的起始点和终i1点的坐标，并导入MastcrCAM，实现后续的精工加工-在软件实现时，可以通过以下农达式可获取理论轮廓坐标和实际轮廓坐标的坐标值:首先由式将凸轮转角的弧度值转换成角度值: A=fi*180/3.1415926 再通过Format对生成坐标值进行数据修整，并使甸产生个数据进行自动换行〔f::将Text?box的MultiLino属性改为true .日的是使Texthox可以多行显示): Text2.Text=Text2.Text+CStr(Format$工(x, "fixed"))+vhNewLinc Text3.Text=Text3.Text+CStr(Format$工(x, "fixed"))+vhNewLinc Text4.Text=Text4.Text+CStr(Format$工(y, "fixed"))+vhNewLinc 在四个阶段(推程运动 远体i1 回程运动 近体i1)的循环语句后加上以上程序段，便可以在Form中的Texthox窗口里生成三组数据，分别包括凸轮转角、轮廓坐标x和轮廓坐标V 另外，为了更加清晰的看到根据已知参数生成的凸轮轮廓，软件中加入了有条件放大缩不程序例如，当基圆半径为100mm时，显示坐标根据程序运行结果自动放大了10倍，所以在后续处理时，需将生成的坐标值个部再缩不10倍，这个操作步骤在Exccl中很容易实现 2.4坐标数据导入Exccl农格 利用数组定义生成的坐标数据(Str)，将4个生成的坐标值定义成这个数组中的个元素，先使用split分隔函数将甸个数据进行分行处理，然后利用For语句循环中套用上标定义函数对数组中元素进行分行导出到Exccl农格中，并实现行与行之间的对应，部分程序如下: Dim Str As String Str=Text3.Text Dim strs工 As String strs0=Split(Str , vhNewLinc) For n=0 To UBound(strs) 1 xlShcet.Cclls(n+1，1)=strs(n) Nextn Str=Text4.Text strs0=Split(Str , vhNewLinc) For n=0 To UBound(strs) 1 xlShcet.Cclls(n+1 ,2)=strs(n) Next n 3.基于Mastercam软件实现凸轮轮廓的加工仿真 3.1坐标值的导入 在MastcrCAM9.0之前的版本中，不能实现MxstcrCAM与VB的数据传输而在MxstcrCAM9.1里增加了个新的功能，就是MoamVB中的exccl2命令，可以方便的导入各种VB生成的数据，前提是须将这个生成的Exccl农格存放在Moam中的VB根日录下，而且Exccl农中数据要按照定的规律进行排放默认值为第列为x坐标的坐标值，第 列为y坐标的坐标值，第三列为Z坐标的坐标值，然后将轨迹点的坐标值保存为Exccl文件这里，就可以使用McamVB中的CXCC12命令，打开之前保存的Exccl文件，就可得到组直线段，这此直线的端点就是所需要的轨迹点，直接绘制曲线捕捉直线的端点，就得到所需的轨迹 32曲线串联和模拟加工_ 虽虽然已经得到了个完整的凸轮轨迹，但这是由上千条短线段组成，是不连续的，所以不能够进行串联，也就不能够加卡，工大I而，需要将此轨迹进行不线段连接首先进入外轮廓菜单,其次选择窗口功能选项(Winflow),接着选择内连接按钮(In+intr),单击鼠标左键选择整个图形，选择终点(Endpoint)，并在图形外轮廓上单击鼠标左键将整个轮廓选中成自色，当整体成为自色以后，说明串联成功，最后点击完成(Donc)在此基础上，用户可以选择铣削加工 或线切害工J的加工 方式，直接进行加工 轨迹的设置 4.结束语 此软件能快速地绘制凸轮轮廓曲线，把原来很抽象和繁琐的数值计算变得形象和简单，若用于课堂教学，有助于激发学生的学习兴趣同时，能获得坐标值的输出，并与MastcrCAM相联系，很方便地实现计算机辅助制造.为后续工_作创造了很有利地条件但是.此软件还只是实现最基本的轮廓绘制和加工，其他问题还有待进步解决